区块链与空中课堂融合路径探究与展望

区块链（blockchain）本质是共享数据库，即通过点对点的分布式记账方式、多节点共识机制、非对称加密和智能合约等多种技术手段建立强大的信任关系和价值传输网络，使其具备分布式、不可篡改、价值可传递和可编程等特性^[1]。新冠肺炎疫情期间“停课不停学”让空中课堂焕发生机，如钉钉未来校园“在线课堂”等网课互动平台得以大规模应用。后疫情时代，师生利用空中课堂的网络平台可以更好地实时互动交流，在大数据和云计算等新技术的支持下分析、评价、调控将变得更加科学高效，“师与师”“生与生”或“师与生”之间交流也更加便捷。在空中课堂中应用区块链的技术和思维，有利于构建去中心化的新型教研教学模式，加快传统教研教学方式的转变。笔者认为，促进空中课堂与区块链的有效融合应把握以下几点：以分布式记账方式构建新型网络集体备课模式;用多节点共识机制增进师生互动实时交流;通过非对称加密技术激发学生自主学习;以智能合约保障多维评价。推进融区块链与空中课堂助力下的教研教学创新，需要教师把握后疫情时代的机遇，同时应对新实践中的新挑战^[2]。

一、区块链与中学课堂教学融合的不足与出路

多方共同维护且使用密码学来保证传输与访问安全，支持“超信任”交流，这是区块链分布式账本技术的应用优势：数据一致存储、难以篡改、防止抵赖、痕迹可查等。笔者尝试将区块链应用到以互联网为主要媒介的教学教研中，探索适合当时极端“疫情”环境，又兼顾“疫后”辅助日常教学教研需求的新模式，探寻高效、健全、合理、实用的应对突发重大公共安全问题的新型教学教研路径。后疫情时代，中小学科学应用空中课堂和区块链开展教研教学活动，可以提高资源利用率，消除疫情时期留下的教学“后遗症”。

（一）积极应对突发状况

2020年2月12日，教育部办公厅、工业和信息化部办公厅联合印发《关于中小学延期开学期间“停课不停学”有关工作安排的通知》强调，要做好开学后教学与居家学习的衔接。疫情防控期间，学校响应“停课不停学”的号召，在线教学。教师在线授课的前提是做好备课工作，在线备课教研尤为重要。笔者所在学校利用钉钉未来校园在线课堂的相关功能，支持备课组教师及时备课，分享资料、讨论问题、研究措施、评价学生、解决问题都畅通无阻。以视频会议、在线课堂（师对师）的形式，教师提前备课使在线课堂教学更加有针对性。学生居家学习，缺乏在校学习的“仪式感”，互动效率大打折扣。教师对学生提问往往是网络主播式的“扣1”“扣2”等单一的交流方式，互动不够，影响学生学习效果。笔者认为，对于语文朗诵、英语口语学习，教师可充分利用在校课堂教学的优势，让学生实时互动交流;对于以物理、化学、生物学等学科的生活化实验为核心的操作训练，教师可以让学生在家中深度思考，解决问题。应对局部疫情复发的状况，这种居家在线教学模式可以随时启用。

（二）把握后疫情时代的发展机遇

当前疫情处于受控状态并逐步恢复正常，对学校而言，总结疫情防控期间的经验，提高教师教研水平与学生学习能力，提升学校品牌竞争力，依然非常重要。当今信息技术飞速发展，多元的平台、媒介和技术已然深度融入教研与教学的方方面面，但同时也存在各式各样的问题。例如：在线课堂教学过程中教师对学生行为监督不到位（程序上的漏洞：存在学习App和游戏App同时用的风险）;对学生的课堂学习情况难以实时评价（英语类的语音需要逐一纠正，但受限于学生数和课堂时间往往难以做到）;学生在线学习时间过长影响视力（在线课堂学习累计总时过长）;基础实验科目难以开展在线教学（理化实验类基础课程教学存在分组与演示困难）;一些教师的互联网教研能力有待提升（对程序和App的应用不够熟练）;学校的软硬件投入跟不上（如缺少数字化的“手写板”）等。问题就是需求，问题蕴含机遇。广大中小学应积极探索区块链与空中课堂在教研教学中的融合应用，解决当前的突出问题，把握机遇，再攀高峰。

（三）多元构建挖矿币制

挖矿指在虚拟币网络中通过参与区块生产，获得工作量证明，即可获得虚拟币奖励。虚拟币被限制总量，故而“挖矿”得币的难度会阶梯式增大。教研教学实践可以转化为“挖矿”，也可以尝试通过第三方平台，体现社会对教育教学工作的认可，以及对教学成果的评价。在教学领域可以引入区块链“挖矿”的机制，但它未必要转化成具有真实价值的“币”。对于教育教学的区块链生产，笔者建议建立“教师币”，用以计算教师教研劳动价值（如制作课件资源、视频资源、语音资源、习题资源、实验资源等），评价其成果带来的教育价值（参与度、学习度、兴趣度等）。同时，建立“学生币”，用以计量学生学习收益（学习成效、问题关注度、具体解决能力等），计算学生学习成果的价值。无论采用何种模式都需要考虑安全问题，防止区块链受到“51%攻击”的威胁——攻击者掌握区块链上51%的算力就可以改变区块链的数据^[3]。

（四）促进学生健康成长

美国人本主义心理学家罗杰斯提出了“以学生为中心”的教育观。随着信息技术、教育和心理科学的发展，特别是在“疫路平安”迫切愿景中，学校教育和家庭教育已融合到一起，“以学生为中心”的理念进一步凸显。学生作为教育的主体，必须受到高度关注，而学生的健康尤为重要，首先是身体上的（上课时间有商榷必要），其次是心理上的（疫情带来的影响）。在这种特殊环境下，学校利用空中课堂（停课不停学），以新的互联网模式，结合各种App教学，如钉钉校园等。后疫情时代，教师可用区块链的特性和框架，构建区块链与空中课堂相融的教研教学模式，从技术上实现教育教学资源、教研教学过程、教育教学评价以及教育教学支持等领域的模块化、系统化，重塑教育生态，践行适应每个学生健康成长的个性化教育^[4]。

二、空中课堂环境下的教研教学路径

疫情防控期间，钉钉未来校园的在线课堂功能免费开放给全国大中小学使用，覆盖广大农村的学校，用户存储容量不限。同时，钉钉的群直播功能、连麦功能也全面开放，支持师生在直播中互动。为满足多人多地的教职工之间的协同需求，钉钉开放了102方视频电话集会功能，最多可容纳302方申请者。钉钉这些功能的开发应用为广大中小学开展教学教研活动提供了一条很好的路径。某区域就基于钉钉未来校园的在线课堂进行空中授课，将空中课堂与区块链融合，构建区块链体系（如图1）。

（一）以分布式记账方式构建新型网络集体备课模式

分布式记账，即在多个节点或计算设备上的数据库中，任一节点都复制并保存分类账，并能独立更新。疫情防控期间的教研主要方式是视频直播、远程协作、数据分析，这经验成果对当前和今后的教研有参考价值。目前教育资源在质量、产权、建设等方面存在一些问题，学校采用区块链分布式记账方式建立教研备课共享模块（钉盘与文档支持快速记录、效率分享、多端同步）开发资源，让教师在模块内进行资源存储、资源评价和资源互连，保障供给方的知识产权，这样每位教研参与者（教师或教研员）都能记账，实现教研材料的有序共享。系统自动记录参与者的贡献成果并进行有效认证，这对终身学习体系的构建是十分有利的。对教师学习成果进行数字化认证已在大规模在线课堂上变成现实。采用分布式记账方式评价教师学习成果可信度，激励学生学习，公开认证评估过程，将数字化认证嵌入区块链技术平台，有利于教研备课的教师建立记录自身学习经历且真实可信的档案，这对于教育评价、因材施教和选人用人都具有重要的参考价值^[5]。

（二）用多节点共识机制增进师生互动实时交流

任一节点在网络中被认证的共识原则被称为共识机制，它基于多节点认定一份“交易信息”的有效性，能保证信息真实、可靠。课堂直播与答疑的过程中，教师与学生通过在线课堂平台并联（如图2）。区块链的应用免去了中心机构的鉴定和验证，师生互动交流更加实时、高效^[6]。教师和学生都是区块链上的节点，在共享的知识内容上进行判断评价，达成共识便搭建了知识体系。师生在达成共识的过程中可以对问题进行深入探讨，这在教学中可以逐步实践。当然，学习的共识能否“交易”是存在疑问的，“交易”可能有制约或风险，按照区块链运行规则只有超过51%的节点成员达成共识，数据“交易”才能发生。但确定无疑的是，基于区块链共识机制建立的学生交流平台将更加公平、公正、实时、有针对性。

（三）通过非对称加密技术激发学生自主学习

非对称加密，即采用一种算法生成公钥、私钥一对密钥，用公钥对数据加密，用唯一对应的私钥解密。将非对称加密技术用于教学，在师生互动的授课听课过程中，建立起师生唯一的密码通道，可增强教师对学生个性化教学的针对性。学生可以针对自己的问题（学习方面、生活方面、情感方面、心理方面等）针对性选择自己信任的教师交流。教师也可以针对在线课堂授课的过程中出现的问题，对学生进行个别辅导。钉钉软件除了支持用户正常聊天交流以外，还有一项特殊的“密聊”功能（如图3），即不留痕迹私密聊天。“密聊”可以增强神秘感，有助于学生获得某些私密信息或个性化建议。

（四）以智能合约保障多维评价

智能合约也是数字化合约，是不经第三方的透明状态下自动执行的可信赖的合约，它用计算机语言取代了法律语言记录合约条款，具有区块链的数据公开透明、不可篡改的特点。学校可以利用区块链智能合约来记录学生的真实行为数据，包括日常表现、课堂学习、课程内容、考试类型、考试成绩、作业完成量，以及相关课外活动或实践活动等，该记录一旦生成，不可篡改，真实可靠^[7]。教育部门利用区块链技术开发去中心化的教育系统，设计多维的评价方式，制订智能合约，科学认证教师和学生在校表现，有利于合理分配各学科门类教学环节的比重，自动记录并累进计算学生在整个中小学教育阶段的综合评测分数（如图4），也方便核算教师的教学绩效。

三、总结与建议

区块链技术在教研教学中的应用还处在起步阶段。从现有研究和实践考虑，区块链技术与教研教学的融合应用主要包括：生成区块链成绩单、管理学习资源、建立学习账本^[8]。将区块链技术与教研教学有效融合，关键要做好以下四点：一是看清大趋势，无论是疫情时期还是后疫情时代，区块链技术的发展越来越有助于为教师与学生提供更有效的帮助;二是积极看问题，事物的本质具有两面性，要学会把握机会，善于转化不利因素为有利条件，积极乐观面对新事物;三是剔除小算计，区块链核心是去中心化，分布式记账构建了共识机制，痕迹不会被抹去，省去了个别人的小算计;四是应用常态化，疫情防控期间，技术日趋成熟，疫情过后，区块链技术与平台仍能辅助教学，未来可期。

注：本文系山东省教育科学“十三五”规划2020年度立项课题“初中物理混合式教学生态区块链研究”（课题编号：2020ZC074）的研究成果。

参考文献

[1] 中国信息通信研究院.区块链白皮书（2019）[R].北京：中国信通研究院和可信区块链推进计划，2019.

[2] 梁喆，李金玲.区块链在中学课堂教学中的应用前瞻[J].中小学数字化教学，2020（11）：85-88.

[3] 倪荣，肖自强.区块链的发展与安全[J].电脑知识与技术，2018（12）：24-25.

[4] 金义富.区块链+教育的需求分析与技术框架[J].中国电化教育，2017（9）：62-68.

[5] 刘佳.区块链技术在教育领域的应用价值[J].现代经济信息，2019（13）：463.

[6] 杨现民，李新，吴焕庆，等.区块链技术在教育领域的应用模式与现实挑战[J].现代远程教育研究，2017（2）：34-45.

[7] 李静.区块链技术在中小学教育中的应用研究[J].现代信息科技，2019（17）：152-153.

[8] 许涛.区块链技术在教育教学中的应用与挑战[J].现代教育技术，2017（1）：108-114.

（作者系山东省淄博市淄川第二中学教师）

责任编辑：祝元志